JP5255368B2 - 多層フレキシブル光伝送体、照明装置及びソーラーパネル受光装置 - Google Patents
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Description
ところで、電気スタンド形態の場合には、光源の発光面が露出しているのが一般的であるため、照明場所を変えるときには、蛍光灯を取り付けたランプシェード部の位置を移動させる必要がある。このため、照明器具本体から電源供給コードの蛇腹式コード収納アームを設けて、そのアーム先端にランプシェード部を取り付けており、前記移動の際には前記アームを所望の位置に屈曲させる必要がある。
本発明における光源には、蛍光灯(HCFL)、冷陰極管(CCFL)、発光ダイオード(LED)、レーザー光源、太陽光等を使用することができる。LEDには、赤色、緑色、青色の単色LEDの他に、白色LEDも含まれる。伝送対象の光には、約380nm〜780nmの波長の可視光に限らず、可視光を含む太陽自然光も含まれる。
図1は本実施形態のフレキシブル光伝送体1の概略外観図である。フレキシブル光伝送体1は断面形状が三角形状の多数の鋸歯6からなる回折格子2を表裏面に形成した樹脂板3からなる。樹脂板3は、幅3cm、厚さ(T)1mmの樹脂製シート基材からなる。本実施形態では、前掲の樹脂基材の一つであるポリカーボネート(PC)を使用している。各鋸歯6部分は高さH、幅(底辺)Dの三角形状を有する。本実施形態の場合、高さHを0.025mm、幅D(格子ピッチ)を0.05mmとしている。回折格子の形成は樹脂シートロールを引き出しながら、同種の樹脂材による回折格子をロール・ツー・ロール法により表装することにより行われる。
かかるロール・ツー・ロール法により基材シート7を引き出しながら、同種の樹脂材による回折格子を樹脂板3の板面に積層成形するので、所定断面形状の回折格子を簡易に成形することができ、また連続成形が可能となり、成形コストの低減を図ることができる。なお、上記の突状物の溶着による回折格子の形成の他に、例えば、UV硬化樹脂を基材として用い、超精密切削加工技術により刻線溝を回転面に形成した回転体に、該UV硬化樹脂基材シートを巻き付けてUV硬化させることにより、微細刻線溝が凹凸状に固化処理されて形成された回折格子を得るようにしてもよい。
回折格子の断面形状としては、鋸歯6の他に、正弦波形状にしてもよく、また矩形状のバイナリ回折格子を使用することができる。ロール・ツー・ロール法による回折格子の被着の他に、所定断面形状を機械的な刻線溝加工技術により刻設してもよい。
まず、透明板状体からなる光伝送体(導光体)の表面に回折格子が施されている場合には、光伝送体の一端面から該表面に向けて入射した入射光は、内部で回折格子によって回折される。このとき、入射光の入射角をα、回折光の回折角をθ、フレキシブル光伝送体媒体での光の波長をλ、mを整数としたとき、(sinα−sinθ)=±m(λ/d) が成り立つ。この場合、フレキシブル光伝送体の中の光において該表面に対する入射角が臨界角φ(例えばアクリル製光伝送体の場合、φ=42°)よりも小さくなっても、該表面で、光は多重に分岐(±m)、回折されて光伝送体内を遠方に導かれる。従って、光源の波長λに対して格子間隔を適切に決めれば、光伝送体の他端より回折光が伝送されて高強度の出射光を射出でき、その周辺を明るく照光することができる。
図4はフレキシブル光伝送体1を多層構造にした多層フレキシブル光伝送体15の一例を示す。図4の(4A)は多層フレキシブル光伝送体15の横断面を示し、同図(4B)は(4A)のA−A縦断面を示す。
この多層フレキシブル光伝送体15は3個のフレキシブル光伝送体1を積層した3層構成からなる。多層フレキシブル光伝送体15の外側面は各フレキシブル光伝送体1の入射端面4及び射出端面5を除き、汚れ防止等の保護膜としてのフレキシブルカバー14により被覆されている。フレキシブルカバー14にはABS樹脂等の柔軟性樹脂材が使用される。図4の場合、入射端面4及び射出端面5にフレキシブルカバー14の端部が僅かに引っ掛かった形態になっているが、各端面への引っ掛かりをなくし、入射端面4及び射出端面5が全面露出し、樹脂板の側面だけをカバーするようにしてもよい。なお、フレキシブルカバー14の形成は、例えば前記ロール・ツー・ロール法により回折格子を被着形成したとき、回折格子層上に30〜40μmの保護膜を形成し、フレキシブルカバー14とするようにしてもよい。
LED光源に種々の波長λの光を含む白色光を使用した場合には、回折格子2により回折された光は赤、緑、青色の光に分光して出射されるので、出射された分光を光拡散板に透過させることによって元の白色光に変換することができる。従って、分光した回折光を再び乱反射によって白色化するために光拡散部材33を射出端面5の前方に設けることにより、光源に白色光を用いて回折を行なっても、射出光も白色光として高輝度で照光することができる。
上記構成の照明装置において、開口部37にて光源収容部16に片持ち支持された多層フレキシブル光伝送体15の光拡散部材33側を自由端にして、射出端面5の向きを上下に可変することができる。例えば、図5の2点鎖線に示すように、該自由端を押下することにより、射出端面5を支持プレート35のプレート面に対向させ、射出光をプレート面に向けて出射させることができる。従って、コード収納アーム等の照明ないし照射ポイントの移動手段を用いることなく、前記片持ち支持構造により前記射出端面5側に力を加えることにより光伝送体の樹脂板を所定方向に屈曲変形させて、所望の位置に射出光を配向することができ、照明ないし照射位置の変更をコンパクト且つ安価な構成により行えるスタンド型照明装置を実現することができる。図5の照明装置では、多層フレキシブル光伝送体15を使用しているが、単一のフレキシブル光伝送体1のみで照明光伝送媒体を構成することもできる。
なお、光伝送体の樹脂板使用により屈曲方向が限定されるが、多層フレキシブル光伝送体15の入射端部を光源収容部16に片持ち支持する取付向きを変えることによって、屈曲変形方向が左右や斜め方向にすることができる。特に、開口部37の取付部位において、多層フレキシブル光伝送体15の一端を回動自在に保持することにより多方向に屈曲自在にすることできる。
図7は光源LEDチップ19〜21と入射端面4の間に集光レンズ体SL1〜SL3を配置した例を示す。集光レンズ体SL1〜SL3は半月状断面のシリンドリカルレンズからなる。集光レンズ体SL1〜SL3は各LEDに対向配置され、その集光作用により入射端面4への入射効率を高めて、射出端面5からの出射光量を増大させ、LED光源光に対する照明効率ないし照射効率を向上させることができる。なお、LEDチップ毎の集光レンズ体SL1〜SL3を用いずに単一の大型集光レンズ体を配置してもよい。
受光ガイド40は多層フレキシブル光伝送体15と同様に、6個のフレキシブル光伝送体1を集合させた集合型フレキシブル光伝送体からなる。なお、単一のフレキシブル光伝送体1のみで受光ガイドを構成することもできる。
2 回折格子
3 樹脂板
4 入射端面
5 射出端面
6 鋸歯
7 基材シート
8 基材ロール
9 回折格子形成部
10 突状物供給手段
11 ヒートプレート
12 回収ロール
13 カッター
14 フレキシブルカバー
15 多層フレキシブル光伝送体
16 光源収容部
17 電源回路部
18 回路基板
19 LEDチップ
20 LEDチップ
21 LEDチップ
22 接続コネクタ
23 接続コネクタ
24 配線ハーネス
25 中空軸部
26 挿通穴
27 係合孔
28 係合孔
29 係合孔
30 ネジ
31 電気コード
32 コンセント
33 光拡散部材
34 ホルダー
35 支持プレート
36 昇降軸
37 開口部
40 受光ガイド
41 枠部
42 ソーラーパネル
43 作用軸
44 可動部材
45 スライド制御板
46 スライド溝
47 制御装置
48 平面鏡
49 駆動軸
50 回転軸
51 回転モータ
52 受光センサ
53 太陽光追尾制御装置
60 太陽電池セル
61 受光面電極
62 受光面
63 反射防止膜
64 n形層
65 p形層
66 p+形層66
67 裏面電極
70 多層フレキシブル光伝送体
70a 入射端面
70b 射出端面
71 多層フレキシブル光伝送体
71a 入射端面
71b 射出端面
72 多層フレキシブル光伝送体
72a 入射端面
72b 射出端面
73 回路基板
74 LED光源
75 LED光源
76 LED光源
77 広告表示
78 広告表示
79 広告表示
80 照明ユニット
81 広告表示パネル
SL1 集光レンズ体
SL2 集光レンズ体
SL3 集光レンズ体
LS 太陽光
S1 集光情報
S2 モータ駆動信号
S3 揺動制御信号
Claims (6)
- 光源からの光を入射させる入射端面と、外部に光を射出させる射出端面と、所定の板厚とを有し、且つ屈曲自在な可撓性を具備した透光性樹脂板からなり、前記入射端面から導入した導入光を前記樹脂板内側に回折させる断面形状を具備した回折格子が前記樹脂板の一端側から他端側に亘って前記樹脂板の表裏面の両面に一体形成され、前記断面形状が多数の三角形状からなり、前記導入光を前記表裏面の前記回折格子により内部に回折させながら前記樹脂板内を伝送させて前記射出端面から出射させるフレキシブル光伝送体の多層構造を有し、前記フレキシブル光伝送体の柔軟性を保ちつつ前記回折格子の接触を保護する膜を前記多層構造の層間に配置して、且つ、夫々の前記入射端面を揃えるようにして積層されることを特徴とした多層フレキシブル光伝送体。
- 前記光源の光を集光して導入する集光レンズ体を前記入射端面の前方に配置した請求項1に記載の多層フレキシブル光伝送体。
- 射出光を外方に向けて拡散させる光拡散部材を前記射出端面の前方に配置した請求項1又は2に記載の多層フレキシブル光伝送体。
- 前記請求項1、2又は3に記載の多層フレキシブル光伝送体と、前記光源を収容する光源収容部とを有し、前記入射端面に前記光源からの光が導入される位置に、前記樹脂板の一端を前記光源に対向して前記光源収容部に取着して、前記射出端面の向きを可変させるように片持ち支持し、前記射出端面からの射出光を照明光としたことを特徴とする照明装置。
- 前記請求項1、2又は3に記載の多層フレキシブル光伝送体と、太陽電池からなるソーラーパネルとを有し、前記ソーラーパネルの受光面に前記射出端面を対向して配置し、前記入射端面から導入した太陽光を前記受光面に前記フレキシブル光伝送体を介して照射することを特徴とするソーラーパネル受光装置。
- 前記樹脂板を揺動させる揺動機構と、太陽光の向きの経時変化に応じて前記入射端面を前記太陽光の動きに追尾して前記揺動機構により前記樹脂板を揺動させる太陽光追尾制御装置とを有する請求項5に記載のソーラーパネル受光装置。
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